蓋爾范德

l1hf 2014-05-20

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蓋爾范德
沈永歡
(北京工業(yè)大學)
　　蓋爾范德，И．M．1913年9月2日生于烏克蘭奧德薩省紅窗市．數(shù)學、數(shù)學物理、生物學．
　　蓋爾范德出生于一個貧窮的猶太人家庭．由于家境貧寒，甚至未能完成中等教育．他在中學時就對數(shù)學極感興趣，試圖自學高等數(shù)學，但買不起書．他不得不趁得闌尾炎需動手術之機向雙親要求，聲言如不給他買書，就不去敖德薩醫(yī)院．他終于得到了高等數(shù)學教材第一冊(父親的錢只夠買一本)，在醫(yī)院用9天時間自修了平面解析幾何和微分學．據他回憶，中學時實際上就獨立推出了歐拉-馬克勞林公式、伯努利數(shù)、前n個自然數(shù)p次冪的求和公式等，并培養(yǎng)了解題后繼續(xù)思考的習慣．
　　1930年2月，蓋爾范德隨父去莫斯科投靠遠親．起初生活困難，經常失業(yè)，只得打工做雜活，包括在列寧圖書館做檢查員．閑暇時他都在圖書館讀書，補充在中學及未結業(yè)的職業(yè)技術學校沒有學到的知識．在圖書館，他結識了不少大學生，并到莫斯科大學旁聽數(shù)學課，還參加討論班．他曾說他平生第一所數(shù)學學校便是M．A．拉甫倫捷夫主持的復變函數(shù)討論班*年18歲時他即在夜校講授初等數(shù)學，后來也教高等數(shù)學．
　　1932年，從未上過正規(guī)大學的蓋爾范德被莫斯科大學錄取為研究生，師從A．H．柯爾莫哥洛夫．他后來說，從莫斯科大學優(yōu)秀數(shù)學家那里他學到了許多知識，而從柯爾莫哥洛夫身上學到最多，使他懂得當代數(shù)學家應該成為自然哲學家．
　　柯爾莫哥洛夫讓蓋爾范德在新興的泛函分析領域從事研究．1935年，蓋爾范德以關于抽象函數(shù)和線性算子的論文獲副博士學位．在該文和稍早的另一篇論文中，他得到了泛函分析中不少基本結果，例如完全賦范空間的“桶型”性質，通過二次對偶空間中的元素定義現(xiàn)稱的蓋爾范德-佩蒂斯積分等．他還在證明過程中建立了現(xiàn)在泛函分析中通用的通過連續(xù)線性泛函轉化為經典分析中對象的方法．
　　1940年，蓋爾范德獲蘇聯(lián)物理數(shù)學科學博士學位．在學位論文中，他創(chuàng)建了賦范環(huán)(現(xiàn)稱巴拿赫代數(shù))論．在短短2頁的論文中，他建立了賦范環(huán)論的基本框架．在緊接著發(fā)表的論文(文獻Vol．l，PP．172—174)中，他應用賦范環(huán)論只用5行篇幅證明了N．維納(Wiener)早先在一篇長文中證明的著名定理：如果一個不取零值的函數(shù)可展開為絕對收斂的傅里葉級數(shù)，則其倒數(shù)也可展開為絕對收斂的傅里葉級數(shù)．他還指明用類似方法可以證明一系列定理．這項成就顯示了賦范環(huán)論的威力，引起國際數(shù)學界極大興趣．1943年起蓋爾范德任莫斯科大學教授，后來還領導蘇聯(lián)科學院應用數(shù)學研究所的一個部門．1967年他主持創(chuàng)辦《泛函分析及其應用》雜志并任主編．
　　從20世紀30年代后期以來，蓋爾范德在純粹數(shù)學和應用數(shù)學的眾多分支進行了大量卓有成效的研究．50年代末，他開始研究生物學和生理學．截止到1992年，他本人或與別人合作發(fā)表論文近500篇．其中概觀性論文約占7％；關于泛函分析和調和分析的約占6％；關于群表示論的約占16％；關于積分幾何與廣義函數(shù)的約占8％；關于無窮維李代數(shù)上同調的約占6％；關于微分方程和數(shù)學物理的約占9％；關于生物學和生理學的約占23％；其他25％．他還寫作教材或專著18本．1987年至1989年，施普林格出版社出版了《蓋爾范德文選》．此文選經作者審定，凡3卷，共收入論文167篇．
　　蓋爾范德于1953年當選為蘇聯(lián)科學院通訊院士，1984年當選為院士．他于1966年至1970年任莫斯科數(shù)學會主席，現(xiàn)為該會名譽會員．他是許多著名科學院或學會的成員，其中有英國皇家學會、美國國家科學院、美國科學與藝術學院、巴黎科學院、瑞典皇家科學院．他還是牛津大學、哈佛大學、巴黎大學的名譽博士．在國內，他曾獲一次列寧獎、兩次國家獎．1978年首次頒發(fā)沃爾夫獎時，他與C．L．西格爾(Siegel)一起榮獲數(shù)學獎．
　　蓋爾范德曾在國際數(shù)學家大會上作過三次全會報告(1954，1962，1970)．這頗能說明他在當代數(shù)學發(fā)展中的突出地位．迄今為止，只有V．沃爾泰拉(Volterra)做過4次全會報告；而做過三次的，另外也只有三位，就是E．嘉當(Cartan)、L．阿爾福斯(Ahlfors)和A．韋伊(Weil)．
　　巴拿赫代數(shù)、調和分析
　　20世紀30年代中期，J．馮·諾伊曼(von Neumann)建立了馮·諾伊曼代數(shù)的艱深理論．多少有點奇怪的是，雖然當時也有人進行過關于交換賦范代數(shù)的零碎研究，卻一直沒有建立起一般理論．直到30年代末40年代初，才由蓋爾范德完整地創(chuàng)建了巴拿赫代數(shù)的系統(tǒng)理論。
　　在定義一般賦范環(huán)R后，蓋爾范德極富創(chuàng)造性地引進并抓住極大理想這一基本概念．他建立了R的特征標空間到R的極大理想的空間之間的一一對應，定義了現(xiàn)稱為蓋爾范德變換的映射，并證明每個賦范環(huán)R都能同態(tài)地映到定義于R的極大理想構成的豪斯多夫空間上的連續(xù)函數(shù)環(huán)中，而這一同態(tài)為同構的必要充分條件是R中不存在廣義冪零元．他還證明賦范域必同構于復數(shù)域(蓋爾范德-馬祖爾定理)．
　　蓋爾范德另一極富創(chuàng)造性的思想，是把在此以前希爾伯特空間中線性算子的譜論推廣到賦范代數(shù)的元素上，從而建立了一般譜論．對于R的元素x，他定義使得x-ζe(e是R的單位元)在R中不可逆的復數(shù)ζ的集合為x的譜．他洞察到為使這個概念富有成果，應假定R是完全的，這就是巴拿赫代數(shù)．他證明巴拿赫代數(shù)中任一元素x的譜是非空緊集．他稱以原點為中心、包合x的譜的最小圓的半徑為x的譜半徑，并
　　蓋爾范德創(chuàng)建的巴拿赫代數(shù)理論，幾十年來一直是泛函分析最活躍的研究領域之一．他關于極大理想的觀念，不僅革新了調和分析，而且對代數(shù)幾何的發(fā)展產生了很大影響．他建立的一般譜論，使得20世紀前30年中由D．希爾伯特(Hilbert)和馮·諾伊曼等建立的希爾伯特空間中算子的譜論極大地簡單化和一般化．
　　在輝煌地建立賦范環(huán)論后，蓋爾范德［由M．A．奈瑪克(HaMAPK)合作］又創(chuàng)建了c*代數(shù)的一般理論．本來c*代數(shù)指的是希爾伯特空間中的一致閉算子代數(shù)，但蓋爾范德和奈瑪克在其奠基性論文中指出無須使用希爾伯特空間，只要在賦范環(huán)中引進稱為對合的映射x→x*(滿足(x+y)*=x*+y*，(xy)*=y*x*，(λx)*=λx*，(x*)*=x，||x*x||=||x||2)，即可定義“一般的具有對合的賦范環(huán)”．文中證明了下述基本結果：每個非交換的具有對合的賦范環(huán)可實現(xiàn)為某個希爾伯特空間中線性連續(xù)算子連同其自然對合(對應到伴隨算子)所構成的環(huán)．具有對合的巴拿赫代數(shù)，就是現(xiàn)稱的c*代數(shù)．通過c*代數(shù)上的態(tài)，可以得到著名的GNS(蓋爾范德-奈瑪克-西格爾)構造．運用蓋爾范德的理論，就能得到先前F．里斯(Riesz)、馮·諾伊曼的“單位分解理論”和E．赫林格(Hellinser)、H．哈恩(Hahn)的“重數(shù)理論”的現(xiàn)代描述．到了50年代，c*代數(shù)已成為泛函分析的一個基本工具．由于可以把量子系統(tǒng)的觀測量代數(shù)解釋為c*代數(shù)，而這時量子系統(tǒng)的狀態(tài)相當于c*代數(shù)上的態(tài)，因此c*代數(shù)在60至70年代關于量子場論的公理化處理中起了主導作用．
　　蓋爾范德［由дA．拉伊科夫(PaKOB)合作］還運用賦范環(huán)論，把實數(shù)直線上的調和分析推廣到局部緊阿貝爾群上，同韋伊的工作一起，完整地建立了局部緊阿貝爾群上的調和分析．他指出局部緊阿貝爾群G上關于哈爾測度為可積的函數(shù)的全休L1(G)構成一個巴拿赫代數(shù)，定義L1(G)中元素f的傅里葉變換f，建立其反演公式以及相當于帕塞瓦爾等式和普朗切雷爾定理的命題，證明L1(G)的閉理想I等于L1(G)的必要充分條件是存在f∈L1(G)，使對G的每個特征標x有f(x)≠0，當G為實數(shù)直線時，這個命題包含維納的廣義陶伯型定理．他(由奈瑪克合作)用賦范環(huán)論研究帶調和函數(shù)，證明對于群G在希爾伯特空間H中的不可約酉表示T和G的子群U，H中至多含有一個關于算子Tu(u∈U)為不變的向量，從而為帶調和函數(shù)論建立了基礎．
　　群表示論
　　蓋爾范德一直十分關注分析中的代數(shù)問題．從40年代初期起，他就研究連續(xù)群的表示理論，把它看作體現(xiàn)代數(shù)與分析緊密結合的最為激動人心的分支．事實上，表示論也確實是40年代以來數(shù)學中最活躍的研究領域之一．
　　20世紀初，F(xiàn)．G．弗羅貝尼烏斯(Frobenius)和I．舒爾(Schur)研究了有限群的有限維表示．后來E．嘉當和H．外爾(Weyl)對緊李群的有限維酉表示進行了基礎性研究．由于物理學發(fā)展的需要，E．P．威格納(Wigner)在其關于非齊次洛倫茨群的論文中首次研究了無限維酉表示．
　　在1943年的論文中，蓋爾范德(由拉伊科夫合作)首先正確地提出表示論的基本問題：“表示為酉矩陣的自然推廣是表示為希爾伯特空間中的酉算子”．文中基于酉表示與正定函數(shù)之間的聯(lián)系，證明每個局部緊群具有不可約酉表示的完全系．這是抽象調和分析和群表示論中最重要的定理之一，為以后大量研究提供了基礎．
　　接著，從1944至1948年，蓋爾范德(由奈瑪克合作)在一系列論文(文獻， Vol．2，PP．41—137；；)中，構造了經典復李群的無窮維表示．他們從簡單明顯的公式，給出2階幺模復矩陣群SL(2，C)的所有不可約酉表示，把它們分為主系列和補系列，證明SL(2，C)的任一酉表示可分解為主系列和補系列中表示的直和．由于SL(2，C)局部同構于洛倫茨群，所以這一工作也首次給出了洛倫茨群的全部酉表示，從而也是對理論物理的一個貢獻．這項工作同1947年V．巴格曼(Bargmann)關于SL(2，R)不可約酉表示的研究一起，成為酉表示論的真正起點．
　　蓋爾范德進一步研究了復半單李群的不可約酉表示．以n階幺模復個參數(shù)的函數(shù)構成的空間中．他引進“廣義線性元素”z，在z的空間中引進適當?shù)臏y度，考慮關于此測度為平方可積的函數(shù)的空間H．對于g∈G，由Tgf(z)=f(zg)α(zg)確定G到H中的算子Tg(α由Tg1g2=Tg1Tg2和Tg為酉算子來確定)．這樣定義的酉表示都是不可約的．按照在H上引進內積的不同方式，把這些表示分為主系列和補系列；考慮“具有刪節(jié)的廣義線性元素”，得到退化主系列和退化補系列．他對每種不可約表示求出相應的特征標的具體形式．他定義了經典群不可約酉表示的跡，得到其顯式表示，并證明在不計等價意義下表示為其跡唯一決定．
　　對于k為任意局部緊非離散域時SL(2，k)的酉表示，他[由M．И．戈拉葉夫(ΓpaeB)合作]建立了統(tǒng)一的理論，完整列舉了SL(2，k)的不可約酉表示，指出除主系列和補系列外，還有3個離散表示系列和1個奇異表示系列，并用特征標給出普朗切雷爾公式(文獻 Vo1．2，pp．450—456；文獻，VI，第2章)．
　　由于數(shù)學與流體力學、量子場論中常出現(xiàn)無窮維李群，蓋爾范德[由戈拉葉夫、A．M．韋爾?？?BepШИk)等合作]對無窮維酉表示也進行了很多研究．例如，對于具有規(guī)范理論背景的群Gx(黎曼流形X上取值于緊半單李群G中的光滑函數(shù)組成的群)，借助毛瑞爾-嘉當閉上鏈，構造出Gx在福克空間expX上的表示系列，證明當dimX≥4時這些表示是不可約的．(后來別人證明dimX=3時是不可約的而dimX=1時則是可約的．)
　　蓋爾范德對自守形式作了重要研究，他認為自守函數(shù)論中幾乎所有問題都可陳述為把給定半單李群G在函數(shù)空間中的表示分解為不可約表示．在1952年關于常負曲率流形上測地流的論文(文獻，Vo1．2，PP．321—327，由C．B．福明(ФOMИH)合作)中，他證明自守形式的空間的維數(shù)等于離散序列的表示在給定表示中出現(xiàn)的重數(shù)．后來他又由И．И．皮亞捷茨基-沙皮羅合作，對半單李群G在空間G／T(T是G子群)中表示的譜進行了系統(tǒng)研究((959)，pp．171—194；；，VI))，得到了蓋爾范德-皮亞捷茨基-沙皮羅互反律(G／T上正則表示中不可約表示U的重數(shù)等于U的所有自守形式構成的線性空間的維數(shù))和跡公式．
　　蓋爾范德對表示論的研究歷時40余年，幾乎對這個領域的所有方面都有建樹．例如，他在研究李代數(shù)的包絡代數(shù)時提出的現(xiàn)稱為蓋爾范德-基里洛夫維數(shù)的概念(文獻，Vo1．2，pp．613—630)，導致V．卡茨(Kac)對這種維數(shù)為有限的代數(shù)進行分類，進而提出在理論物理中很有用的卡茨-穆迪代數(shù)．
　　蓋爾范德關于經典群的無窮維表示可以與有限維表示一樣具有清晰優(yōu)美的描述的基本觀點，已被證明是十分深邃的．盡管像E．嘉當、外爾、A．賽爾伯格(Selberg)、韋伊這樣的大師都對表示論進行過研究，但按A．A．基里洛夫的范圍廣闊、方法深刻、結果完善而言，蓋爾范德是無與倫比的(文獻，Vo1．2，PP．V)．
　　積分幾何f
　　積分幾何的系統(tǒng)研究始自W．J．E．布拉施克(Blaschke)．但蓋爾范德認為，20世紀50年代以前它的研究領域相當狹窄，主要是對某些齊性空間計算不變測度．他提出積分幾何的基本課題應當是：在空間X內給定依賴于參數(shù)λ1，…，λk的解析流形M=M(λ)=M(λ1，…，λk)，對于X上滿足一定條件的函數(shù)f(x)，作沿所給流形的；如是，求出通過I(λ)表達f(x)的公式，并研究λ的何種函數(shù)可表示為上述形式的積分．對于Cn中的平面復形，他解決了積分幾何的基本問題．
　　蓋爾范德(由戈拉葉夫合作)在積分幾何研究中創(chuàng)造了強有力的“極限球面’方法．設X是作用在變換群G上的齊性空間，則對每個g∈G，群G在X上的函數(shù)f(x)的空間E中有由Tgf(x)=f(xg)定義的表示，這種表示須分解為不可約表示，于是積分幾何就與表示論自然地聯(lián)系在一起．在對半單李群解決分解問題時，他提出在X中挑出稱為“極限球面”的子流形(它是Rn中超平面概念的推廣，當X是羅巴切夫斯基空間、G是X中的運動群時，就是經典的極限球面)，把G看成作用于極限球面構成的空間X＇上．一般地說，G在X＇上的函數(shù)的空間E＇

　　他發(fā)現(xiàn)對于復半單李群解調和分析中許多問題都可歸結為用極限球面方法解積分幾何問題．他還給出通過積分幾何方法構造纏結算子的一般原理．
　　廣義函數(shù)
　　蓋爾范德是充分看出C．索伯列夫和隨后L．施瓦爾茨(Schwartz)關于廣義函數(shù)的理論的重要性和遠大前景的第一位蘇聯(lián)數(shù)學家．在50年代后廣義函數(shù)論的發(fā)展中，蓋爾范德及其合作者起了帶頭作用．早在1953年，他就提出能夠而且必須在各種基本函數(shù)空間上構造廣義函數(shù)并對不同問題選取最適合的函數(shù)空間的思想(8(1953)，pp．3—54)
　　這個思想使廣義函數(shù)成為具有廣泛適應性的工具，得以應用于微分方程、表示論、積分幾何、隨機過程論等領域．
　　1958年至1966年，蓋爾范德與F．E．希洛夫、H．維列金、戈拉葉夫、皮亞捷茨基-沙皮羅合版了以《廣義函數(shù)》為總標題的6卷巨著．第一卷討論廣義函數(shù)的定義及基本性質，廣義函數(shù)的傅里葉變換和各種特殊類型的廣義函數(shù)．第二卷考察各種類型基本函數(shù)空間和其上的廣義函數(shù)以及相應的傅里葉變換．第三卷應用廣義函數(shù)研究偏微分方程組柯西問題解的唯一性類和適定性類以及自伴微分算子按特征函數(shù)的展開．第四卷主要研究核空間及其應用并引進裝備希爾伯特空間，后者使許多結果更加完備優(yōu)美．此卷還討論正定廣義函數(shù)、廣義隨機過程與線性拓撲空間上的測度論．第五卷以積分幾何為基礎，研究洛倫茨群以及與之有關的齊性空間上的調和分析．第六卷中研究表示論與自守函數(shù)．這套書享有國際盛譽，有中、英、法、德文譯本，已成為訓練分析學家的基本教材和經典著作．
　　無窮維李代數(shù)的上同調
　　C．謝瓦萊(Chevally)和S．艾倫伯格(Eilenberg)于1948年給出了李代數(shù)上同調的形式定義．在其后20年中，有限維李代數(shù)的上同調論得到了廣泛發(fā)展．1968年起，蓋爾范德[主要由Д．B．富克斯(ФyKC)合作]寫了一系列論文，研究無窮維李代數(shù)的上同調．這一理論現(xiàn)稱為蓋爾范德-富克斯上同調．他們證明，如果M是n維閉可走向微分流形，u(M)是M上光滑切向量構成的李代數(shù)，以泊松括號為換位運算，則對任何q，同調空間Hq(u(M)；R)是有限維的；當0≤q≤n
R)由一個2維生成子和一個3維生成子生成，這兩個生成子都有簡單的顯式表示．
　　對于Rn中形式向量場的李代數(shù)Wn，蓋爾范德等通過格拉斯曼流形的骨架引進空間Xn，證明對所有q，n，Hq(Wn；R)同構于Hq(Xn；R)；環(huán)H*(Wn；R)中的乘法是平凡的，即兩個正維數(shù)元素之積為零．空間Xn的上同調可以用標準的拓撲方法計算，例如，當0＜q≤2n和q＞n(n+2)時它是平凡的．他在研究Wn的上同調中所建立的許多引理，后來表明與葉狀結構示性類的構造有密切聯(lián)系，具有重要的意義．
　　由于蓋爾范德-富克斯上同調與代數(shù)幾何、代數(shù)數(shù)論、分析、量子場論以及幾何中許多問題有關，因而這項研究在國際上引起了很大反響，激發(fā)了大量的后繼研究，例如C．戈德比隆(Godbillon)和J．維伊(Vey)的工作．
　　微分方程
　　微分算子的譜與該算子中系數(shù)之間的關系，對于應用是一個重要問題．考慮在(0，+∞)上給定的二階微分方程y＂+(λ-q(x))y=0及邊界條件y(0)=1，y＇(0)＝h，其中q(x)在任一有限區(qū)間上連續(xù)．熟知這時存在譜函數(shù)ρ(λ)．蓋爾范德[由M．列維坦合作]于1951年研究其反問題：給定函數(shù)ρ(λ)，定是否存在上述形式的微分方程，以所給ρ(λ)為其譜函數(shù)；如果存在，確定計算q(x)的方法．雖然此前已有人在這方面從事過研究，但蓋爾范德用了獨創(chuàng)的方法即轉化為積分方程的方法．他通過積分方程表述了ρ(λ)是所給問題的譜函數(shù)的必要充分條件．對于有限區(qū)間上的同類方程及邊界條件，他證明對于滿足漸近等式的任一數(shù)列，都能構造q(x)，使所給數(shù)列是相應的特征值序列對于[0，π]上的微分方程y＂+(λ-q(x))y=0
　 -hy(0)＝0，y＇(π)＋Hy(π)＝0的特征值序列｛λｎ｝，他們得到十分簡單的等式

　
　　其中｛μn｝是方程y＂+μy=0連同上述邊界條件的特征值序列．對于最簡單的邊界條件y(0)=y(π)=0，就有

　
　　(Vo1．1，PP． 457—461．)蓋爾范德建立的通過轉化為線性積分方程解逆譜問題的方法，后來為L．S．伽德納(Gardner)等在研究kdV方程孤立子解時所采用，以后由P．D．拉克斯(Lax)等發(fā)展為求解非線性微分方程初值問題的一種系統(tǒng)方法——散射反演方法．
　　1960年，蓋爾范德提出了橢圓型偏微分方程的同倫分類問題(文獻， Vo1．1，pp．65—75；其實他于1945至1946年已在討論班上提出過這一問題)．他給出兩個方程或問題為同倫的定義，指出尋找同倫不變量并用方程的系數(shù)加以描述具有重要意義，并特別指明“可以預期的一個同倫不變量是問題的指標，即給定齊次問題線性無關解的個數(shù)與相應的伴隨齊次問題線性無關解個數(shù)之差”．這篇短文影響深遠，啟發(fā)了關于指標理論的持久研究．M．F．阿蒂亞(Atiyah)和I．M．辛格(Singer)在牛津考慮他們著名的指標定理時，該文是他們最早接觸到的論文．
　　70年代后半期，蓋爾范德[由ДA．狄基合作]再次研究逆譜問題，發(fā)現(xiàn)第k個拉克斯算子正是

　
　　其中D2+q是希爾方程，(D2+q)是其s復冪，(D2＋q)是其按D作偽微分展開時的正部．這個結果在以后R．B．艾德勒(Adler)等的研究中起了重要作用．蓋爾范德還發(fā)展了一種形式變分法理論，揭示了孤立子方程的哈密頓特征，并為代數(shù)地計算其積分提供了形式工具．
　　生物學和生理學
　　蓋爾范德于1958年開始研究生物學和生理學．他先開設一個有關的討論班，然后與其他領域專家組織了一個使生理學家、物理學家和數(shù)學家在研究的各個階段都能互相交流合作的實驗室．該室實施了關于運動控制和小腦生理學的許多研究項目．他同M．瓦西列夫合作，在莫斯科大學建立了生物學數(shù)學方法系際實驗室．
　　蓋爾范德與M．采特林等合作，用獨創(chuàng)的“深谷法”研究運動的操作控制(文獻，Vo1．3，pp．686—702)．他與И．阿爾沙夫斯基等合作，提出了非個體控* 制多層系統(tǒng)的觀念，通過對可控制運動的標本的實驗，證實脊髓中存在信號傳遞途徑，還研究了通過不同路徑進入小腦信號之間的差別(1969)，pp．167—176；2(1970)，PP．581—586；pp．375—383)．
　　在蓋爾范德等研究肝肌腹水腫瘤細胞復合體的過程中，發(fā)現(xiàn)肝腹水有兩類新的細胞間接觸作用——有絲分裂圈的同步化和增殖的接觸加速．他們通過成纖維細胞培養(yǎng)，揭示了兩組形態(tài)發(fā)生過程——殼層細胞質的產生和細胞的極化(2(1971)*pp．138—144；Ц，13(1971)，pp．1362—1377)．*
　　蓋爾范德與另外幾位學者合寫了關于培養(yǎng)中的腫瘤細胞與正常細胞，關于正常細胞、腫瘤細胞與培養(yǎng)基的相互作用以及關于小腦與有節(jié)奏運動的控制等三部專著．
　　應當強調，除最早幾篇論文外，蓋爾范德完全是以生物學專家的面貌，同有關專家合作做大量實驗并進行理論探討，而不是把數(shù)學方法應用于生物學，也不是開發(fā)生物學的數(shù)學模型．
　　其他領域
　　蓋爾范德對計算數(shù)學的發(fā)展做出了貢獻．他與別的學者合作，提出研究一類差分問題穩(wěn)定性的有效方法和解隱式差分格式的復搜索法(文獻，Vo1．3，pp．617—647)；提出梯度法不能奏效時可用的“深谷法”(文獻，Vo1．3，PP．648—670)，并把此法用于質子散射的相位分析與晶體結構辨認．他與物理學家合作進行了世界上關于穩(wěn)定磁流體動力學的最早幾個數(shù)值計算之一．
　　蓋爾范德與伊藤清同為廣義隨機過程論的奠基者．他定義了廣義隨機過程，研究其特征泛函，建立了獨立值廣義隨機過程理論(文獻，Vo1．3，PP．529—533；文獻，IV，第三章)．這項工作為白噪聲分析提供了精確的數(shù)學基礎．
　　蓋爾范德還研究醫(yī)學診斷．他同有關專家合作于1971年研制成功出血后果預后機，可在病人進院后6小時的信息基礎上判斷該用保守療法抑或動手術．他發(fā)展了稱為診斷博弈的方法，并把它成功地應用于醫(yī)學的許多問題．
　　70年代中期以來，蓋爾范德的注意力部分轉向幾何學．他得到第一龐特里亞金有理類的組合公式，對格拉斯曼流形的幾何進行了研究并在任意正規(guī)龐特里亞金類的公式上取得顯著進展(文獻， Vo1．3； Bull． Amer．Math．Soc，26(1992)，pp．304—309)．
　　蓋爾范德與地球物理學家、應用數(shù)學家合作，提出了識別強烈地震潛在震源的一種方法．他同蘇、美一些學者聯(lián)名發(fā)表的關于模式識別應用于加利福尼亞地震震中的論文(Phys．Earth PlanetInter.，(1976)，pp．277—283)，是強震模式識別的奠基性論著．他與另外四位學者合寫了關于中亞和東亞地區(qū)可能的強震震源識別的專著．
　　1986年，73高齡的蓋爾范德發(fā)表關于超幾何函數(shù)一般理論的論文(文獻，Vo1．3，pp．877—881)；以后他又同人合作展開了廣泛的研究．他觀察到高斯超幾何函數(shù)可以自然地用約翰變換來解釋，由此推廣到多維情形，并對超幾何函數(shù)各種表面上互不關聯(lián)的特例提供統(tǒng)一的闡述，開創(chuàng)了一種富有前景的新理論．
　　研究工作的特點
　　從上面關于蓋爾范德科學成就的簡略介紹中，可以看到他研究領域之廣泛，令人驚嘆．B．科斯坦特(Kostant)認為，在20世紀后半期，蓋爾范德比任何別的數(shù)學家在更多的領域發(fā)表了大量開拓性論著．在這方面，20世紀前半期中也只有希爾伯特和外爾可與之相比(文獻，Vo1．3，P．1025)．
　　與研究領域廣闊相聯(lián)系，同他合作的科學家數(shù)量多得驚人．迄今以蓋爾范德個人名義發(fā)表的論文有33篇，只占他發(fā)表論文總數(shù)的7％；而同他聯(lián)名發(fā)表論文的作者，共有206位(包括中國數(shù)學家夏道行)．合作發(fā)表50篇以上者2位；20至49篇者5位；10至19篇者22位；5至9篇者21位．這些論文署上蓋爾范德的姓名，決不只是出于對導師的尊重，而主要是因為他確實深入到了這些課題的研究．正如皮亞捷茨基-沙皮羅所說，1958年后蓋爾范德幾乎不再獨自進行研究，在合作中他以提出課題時是“催化劑”，遇到困難時是“救火隊”，研究完成時是細致的、毫不留情的批評者而聞名．
　　蓋爾范德的科學研究與教學工作緊密相聯(lián)．他經常講授入門課程，上課時善于啟發(fā)和提出問題．他于1944年開辦泛函分析討論班，后又開設理論物理討論班．他不斷提出獨特的問題，作出深刻的觀察，找出克服困難的線索，從而使他的討論班成為蘇聯(lián)發(fā)展泛函分析和培養(yǎng)數(shù)學新秀的主要中心之一．同他合作的年輕人很多，大都來自他的討論班．他建立了蓋爾范德學派，其中有不少有成就的數(shù)學家，如皮亞捷茨基-沙皮羅、Д．A．卡日坦(K奈瑪克、希洛夫、福明、基里洛夫、戈拉葉夫、富克斯、И．H．伯恩斯坦等．皮亞捷茨基-沙皮羅于1990年夫數(shù)學獎．享有很高國際聲望的И．P．沙法列維奇*和．И．馬寧(MaHИH)，都曾師事蓋爾范德．
　　蓋爾范德具有幾乎不可思議的能力，洞察看來互不相關事物之間的聯(lián)系．他具有提煉可以導致統(tǒng)一理解大量不同數(shù)學現(xiàn)象的單個觀念的天才．在早期研究中，他即以關于維納的陶伯型定理的代數(shù)特征的深刻觀察而聞名．他后來的數(shù)學研究一直以分析方法與代數(shù)方法的結合為基本特征．在1962年的國際數(shù)學家大會上，他提醒人們注意齊性空間的S函數(shù)與海森堡S矩陣之間的類似性，后來A．Д．法捷耶和拉克斯的研究果* 然證實了這一看法的重要性．
　　他的研究往往總是提出或發(fā)展基本概念，而不僅僅是提供技術性的資料．他常為后來者展示生動的圖景和考察所研究的課題的新途徑，指出進一步發(fā)展的線索．這樣，他的大部分研究就被吸收和融化到了當代數(shù)學發(fā)展的主流之中．
　　皮亞捷茨基-沙皮羅認為，蘇聯(lián)數(shù)學界有三位泰斗，就是柯爾莫哥洛夫、沙法列維奇和蓋爾范德，其中“蓋爾范德是最偉大的．他既具有沙法列維奇那樣深的數(shù)學造詣，又具有柯爾莫哥洛夫那樣廣博的知識．此外，蓋爾范德還有一個特別的才能：他能夠同時從事幾個基本領域的研究而并不感到增加工作的困難．……在這方面，蓋爾范德是無與倫比的．”